赵茜[1]2003年在《水工隧洞断面设计可视化系统研究》文中提出本文根据水工隧洞建设的发展需要，在分析和总结了目前水工隧洞断面衬砌计算机辅助设计发展状况的基础上，研究了水工隧洞断面衬砌计算的可视化系统。课题研究的目的是为了提高计算机辅助设计的能力，提高软件的使用效率。用户使用软件更加方便，缩短了上机时间，减少了工作量，便于设计人员将更多的精力放在设计方案的比较上，使设计结果更趋于合理、经济，提高设计质量。研究的方法主要是运用各种应用软件的优点和长处，结合水工隧洞断面设计的特点，完成不同的功能模块，并将各个模块通过混合编程的方法进行连接。本文所作的主要工作包括： 1．研究了水工隧洞断面设计的理论及其计算方法，包括断面选型和衬砌型式选择的依据和方法，荷载的取值和分布，衬砌结构常用计算方法的研究。 2．可视化系统前处理部分研究，包括界面设计、数据分析、控制数据的流向、数据的存储与提取。 3．阐述了可视化系统中计算模块的数学模型和计算方法。 4．可视化系统后处理部分研究。包括计算结果的图文显示，对AutoCAD进行二次开发绘制断面施工图。 本文论述了实现科学计算可视化的一般方法，并通过计算工程实例，证明了水工隧洞断面衬砌计算可视化系统的实用性和稳定性。
王佳旗[2]2017年在《隧洞衬砌横向内力和变形的可视化分析》文中认为随着我国水利、交通、市政等基础设施建设日新月异地发展,隧洞工程已广为应用。关于隧洞衬砌结构设计计算的理论发展,至今已有近两百年历史,其中基于结构力学的数值解法——边值法,已在工程设计中得到了普遍采用。边值法不需假定围岩弹性抗力分布,而是以衬砌的径向位移来判断弹性抗力大小,相比其他解析方法更接近工程实际。所以本文基于边值法原理,以MATLAB软件为平台,开发了交互式可视化分析图形用户界面(GUI),可计算各种断面形式的隧洞(盾构法和钻爆法)衬砌结构内力和变形,并与现有以边值法为计算原理的商业软件及其他学者的计算方法进行了对比,验证了本文方法及程序的正确性。本文的主要内容和成果如下:(1)介绍边值法的原理,开发了计算水工圆形、马蹄形、城门洞形隧洞衬砌结构的GUI,并以具体算例验证了本文GUI的正确性。(2)边值法的缺点之一是假定衬砌为不透水结构,用其计算高压隧洞衬砌内力结果往往偏大。在高内水压作用下,水荷载的体力理论认为混凝土衬砌一般会开裂并与围岩脱开,内水压力以渗透压力的形式作用在衬砌和围岩上,而围岩承载了大部分的内水压力。本文将体力理论与边值法相结合,开发了计算圆形水工高压隧洞衬砌结构的GUI,并进行了实例计算。(3)以往边值法只用于计算连续均质的整体式衬砌结构,鉴于国内尚未有文献采用边值法计算由管片和接头组成的组合衬砌结构的内力和变形,本文原创性地提出了两种接头连接处理方法,实现了基于边值法进行盾构隧洞管片衬砌的结构计算,并开发了相应的GUI。
杨中华[3]2003年在《水工隧洞辅助设计软件AutoSD的研究与开发》文中指出本文通过对水工建筑物特点和水工设计过程的分析，阐述了水工设计计算机辅助软件的现状及发展趋势，着重介绍了作者利用VB6和Automation ActiveX技术编制水工隧洞辅助设计软件AutoSD的研究和开发工作，并以AutoSD系统软件为例说明了利用现代编程思想开发水工领域的计算机辅助设计(CAD)软件的方法和途径。 首先，本文指出了水工设计中计算机辅助设计的必要性及可行性，分析了目前水工计算机辅助软件的现状及存在的劣势，并结合文献资料预测将来水工计算机辅助设计软件的发展方向。本文认为，一个好的水工辅助软件应该具有适当的通用性、良好的交互性、高度的系统性、操作方便且易于推广等特点。 然后，本文介绍了计算机辅助软件AutoSD系统。AutoSD软件专门针对小型有压水工隧洞设计的一个集成性辅助设计系统软件，它集隧洞选线，水工各种计算，图纸绘制以及报告输出等多项功能于一体。 AutoSD系统软件是采用面向对象化的程序语言Visual Basic6.0进行编写，采用事件驱动机制来组织程序。系统分设隧洞设计进程管理、隧洞设计数据管理、隧洞设计计算模块、隧洞设计输出模块四大功能块及其下二十个子功能模块。在AutoSD系统涉及水工设计理论的隧洞设计计算模块中，本文详细介绍了路线模块、地质模块、水力计算模块、衬砌选择模块和衬砌计算模块。 AutoSD系统软件的开发，研究并解决了如何利用高级程序语言将水工隧洞的设计理论与绘图环境具体结合的问题；研究并解决了系统软件如何在辅助设计过程中对水工隧洞的设计信息及数据的管理问题；研究并解决了如何在辅助软件进行设计过程时，将设计人员的及时修正进行动态交互的协调性问题；研究并解决了系统软件如何获得原始地形图及地质图信息的问题；研究并解决了系统如何在设计过程中自行将工程设计信息汇编成报告输出的问题。 AutoSD实现了无缝集成AutoCAD和MSW6rd软件的功能，因此，本文对于客户程序(AutoSD)如何利用ActivcX技术调用服务器程序 (AutOCAD&MSWord)作了详细说明。 最后，作者应用一个隧洞设计的实例对AutoSD系统进行了验证，系统自动绘制出设计图纸和简要报告，取得了满意的结果。 总之，本文通过对水工设计自动化的研究，成功开发出水工隧洞辅助设计软件AutoSD，并首次实现在软件运行时与地形图的即时交互和反馈功能，实现了水工隧洞设计全过程的辅助设计功能。AntoSD系统初步实现了水工隧洞自动化的目的，为水工设计软件与工程环境的结合找到方法与途径，为以后研究和开发水工计算机辅助设计软件打下了基础。
赖文辉, 吕娅[4]2007年在《基于VB的水工隧洞渐变段衬砌工程量计算》文中研究指明利用Visual Basic 6.0开发的隧洞渐变段衬砌工程量计算程序,实现了渐变段工程量计算时参数的可视化输入、渐变段工程量的自动计算,可有效地提高设计精度和工作效率。
蔡书生[5]2005年在《隧洞开挖爆破专家系统的研究与开发》文中提出隧洞开挖爆破专家系统应用软件是工程爆破专业的重要研究课题之一。本文利用隧洞爆破理论、Visual Basic、数据库知识等,建立炸药品种、炸药爆炸性能、隧洞尺寸、爆破振动等数据库;利用现有的实际工程资料,建立隧洞开挖爆破工程概况、爆破参数、爆破效果等实例库。利用专家系统的原理和方法,采用推理机制,优化选取爆破方案、爆破参数等,并进行了爆破振动、开挖面的不平整度等爆破效果的预测;利用Visual Basic面对对象软件强大的开发能力,开发出友好视窗操作界面,操作方便简易,利用自动绘图程序代替了手工或简单用AutoCAD绘制,提高了工作进度和效率;可以满足工程施工中快速进行爆破设计的要求,实现大中型隧洞爆破工程中爆破设计和爆破施工的同步;利用数据库处理系统,通过专家系统,根据相关的工程资料对比,实现了工程爆破设计和已有工程爆破设计的类比;将专家系统应用于小浪底地下工程隧洞开挖爆破设计,设计成果和实际进行了对比,验证了本系统的正确性和实用性。
吴东亮[6]2015年在《斜井冻结井壁内壁计算方法研究及设计软件包开发》文中研究说明为满足我国西部含水地层中斜井冻结法凿井的需要,本文开展了含水地层中斜井双层复合冻结井壁内壁力学特性研究,提出了含水地层中斜井双层复合冻结井壁内壁设计方法,基于数值计算结果和近似求解方法开发了FSL_CAD软件包(FSL_CAD:Computer Aided Design of Freezing Inclined Shaft Lining)。首先,建立了井壁四圆弧通用等厚力学模型,然后根据永久使用阶段冻结斜井内壁受力特点,建立了不考虑与考虑围岩限制作用的斜井井壁计算模型,获得了井壁几何参数组合与井壁弹性力学特性的关系。数值计算研究表明:考虑围岩限制作用改变了井壁变形模式和应力值,但不改变拉压状态;井壁几何参数与应力存在以下关系:井壁仰拱环向应力与仰拱半径成二次函数关系,井壁顶拱环向应力与顶拱半径成线性关系,井壁各点环向应力与井壁厚度成叁次函数关系。其次,提出了仰拱增厚模型,获得了不考虑围岩与考虑围岩条件下井壁弹性力学特性关系,研究表明:不考虑围岩限制作用模型下,仰拱增厚模型可以有效降低井壁的向内变形量,仰拱段变形减小量均达到60%,同时可降低井壁各点环向应力;考虑围岩限制作用模型下,仰拱增厚模型主要对仰拱部分起作用,顶拱和侧墙段径向位移和环向应力与等厚模型相比几乎无变化,仰拱增厚仅仅降低了仰拱段的径向变形量和环向应力值,仰拱段环向应力变化更加平缓,建议施工时填平仰拱内缘。第叁,进行了通用模型近似解法研究,获得了以结构力学力法和以温克尔地基梁理论为基础的框架模型解法和曲梁模型解法,并提出了叁种仰拱不等厚模型。研究表明:框架模型近似解法可在井壁厚度与井壁净跨比不大于0.14时进行不考虑围岩模型的计算,超出范围时需对模型进行荷载修正或轴线修正;曲梁模型计算考虑了围岩的影响,通过多次迭代达到与实际更贴切的结论;叁种不等厚模型的分析表明,仰拱不等厚模型C为最佳模型,建议工程实际中采用。最后,以数值计算和近似解法为基础,开发了FSL_CAD软件包,并总结了斜井双层复合冻结井壁内壁设计方法,提出斜井双层复合冻结井壁结构宜选用带仰拱的结构,且仰拱半径尽可能的小。采用FSL_CAD软件进行了实例试算,计算过程较为方便。综合全文研究表明,仰拱对于井壁整体的受力和变位影响很大,合理设计仰拱可有效的降低井壁模型的内力,减小井壁模型的厚度。斜井井壁设计时设计荷载取全水压,断面取带仰拱结构,按控制点应力小于混凝土综合强度进行设计。
陈振[7]2013年在《水工导流隧洞混凝土衬砌开裂规律研究》文中研究说明水工隧洞属于地下隐蔽工程，具有它的特殊性。其一旦开挖形成就改变了岩体原来的平衡状态，从而引起孔洞附近的应力重分布，导致岩体的变形，严重时甚至发生崩塌，所以在水工隧洞中常需设置永久性衬砌。目前国内外大多只针对某单一工程实例水工隧洞衬砌进行了深入的结构分析和数值模拟研究，取得了较好的成果。但对于不同形状水工隧洞衬砌结构的对比分析、不同高跨比对衬砌工作特性的影响，其分析研究还不够全面和系统。因此有必要进行衬砌结构分析及体型优化研究，为水工隧洞设计与施工提供理论依据。本文以慈溪市姚江境内一项隧洞工程为依托，利用有限元软件ABAQUS建立多种水工隧洞模型，进行了了以下几方面研究：1、采用结构力学法分析了城门洞型水工隧洞在工况Ⅰ（围岩压力+衬砌自重）下的应力大小和位移分布规律。然后与有限元计算结果进行对比，说明成果的可靠性。2、建立了城门洞型水工隧洞有限元模型，对比分析了在不同工况下隧洞混凝土衬砌结构的应力大小和位移分布、在工况Ⅱ（围岩压力+衬砌自重+外水压力）条件下不同高跨比隧洞的应力大小及位移分布。3、建立了体型优化的城门洞型水工隧洞有限元模型，对比分析了在工况Ⅱ条件下衬砌底板角点采用过渡圆弧倒角优化后隧洞的应力大小及位移分布。4、建立了马蹄形水工隧洞有限元模型，对比分析了城门洞型和马蹄形隧洞的应力大小及位移分布。通过分析，发现结构力学计算结果中衬砌最大拉、压应力均小于有限元计算结果。隧洞结构主要处于受压状态，只有衬砌墙脚区域出现小范围受拉。衬砌底板角点处的应力集中现象通过过渡圆弧倒角使得整个结构受力和变形均得到改善。城门洞型水工隧洞若着重考虑抗拉强度及竖向位移的情况下，建议选择大的高跨比；着重考虑侧向变形的情况下，建议选择小的高跨比。城门洞型和马蹄形水工隧洞在本文工况情况下进行受力变形比较，建议在实际工程施工中选择马蹄形形状。
陈璇[8]2009年在《集成CAD/CAE分析技术的叁维设计方法在水电枢纽布置中的应用探索》文中研究表明叁维设计将为水电枢纽工程设计带来了巨大的变革,把设计推上了前所未有的高度。目前,适用于电站枢纽设计的叁维设计方法和CAD/CAE集成化分析在水电工程中运用理论是两个国内水电行业叁维设计研究的盲点。本文基于专业的叁维基础软件平台,结合水电工程设计特点,在实际工程中实现了水电枢纽布置方案的叁维设计。在此基础上创建了枢纽工程主体建筑物的叁维参数化交互设计程序,大大提高了设计效率,开发了大型水电行业叁维CAD/CAE集成化复合接口,初步完成了枢纽工程的叁维CAD/CAE集成化设计方法的应用,为推动水电行业设计方法的革新提供参考。借鉴其他行业叁维设计成功经验的同时,结合水电行业设计特点,选定Autodesk公司叁维设计系列产品为工作平台,围绕电站枢纽的叁维设计方法和CAD/CAE集成化分析在水电工程中运用两方面内容进行了研究:(1)提出了枢纽工程叁维设计的整体流程,对叁维设计技术在枢纽布置方案中运用的关键技术难题进行了分析,并提出了相应的解决方案,创立了一套适用于电站枢纽布置工作的叁维设计方法。以其宗电站枢纽工程为依托,对本设计方法进行了验证,初步实现了枢纽工程的叁维设计。(2)分析了CAD/CAE集成分析技术在枢纽布置中运用的技术路线,并开发了CAD/CAE集成化复合数据接口,实现了其宗枢纽工程典型建筑物的CAD/CAE集成化分析,给出了即时判别和反馈。在此基础上提出了CAD/CAE集成化分析下的设计修改快速反馈机制。(3)开发了枢纽主体建筑物叁维参数化交互设计程序,为枢纽工程项目生命周期管理的实现提供了一定的技术支持。本文将集成CAD/CAE分析手段的叁维设计技术运用到实际电站枢纽布置中,具有一定的推广应用价值。
和孙文[9]2015年在《深埋长大水工隧洞施工新技术研究》文中认为1引言为应对气候变化,全球形成了低碳发展的基本共识,其特点是通过实体经济的技术创新、组织创新、发展模式转型来减少对化学燃料的依赖,以降低温室气体排放量,适应和减缓地球气候变暖。其本质是通过不断增加对气候变化科技研发的投入,提高能源利用效率,开发清洁能源技术,优化产业结构,发展循环经济,重构经济社会可持续发展的微观基础。要实现2020年单位GDP二氧化碳减排40%~45%的目标,中国政府承诺,到2020年非化石能源占一次能源消费比重要达到15%,常规水电占9%。
胡连兴[10]2012年在《复杂长距离引水隧洞群施工全过程仿真优化与进度控制关键技术研究》文中研究说明长距离引水隧洞群通常都要穿越大的山体或者山脉群，洞线长，开挖洞径大，埋深大，单工作面施工长度长。由于受到地形条件的限制，沿线一般要穿越不同地层岩性、断裂构造较为发育、岩体完整性不一、不同类型的地质单元，存在高地应力和岩爆、地下涌水等主要工程地质问题。因此，长距离引水隧洞群施工过程是一个复杂的系统工程，施工组织设计和施工进度实时控制非常困难，风险性很高。本文基于系统仿真技术、实时控制技术和风险预测技术，开展长距离引水隧洞群施工全过程仿真优化与进度控制关键技术研究，主要研究成果如下：（1）研究了长距离引水隧洞群施工全过程仿真的理论方法，建立了长距离引水隧洞群施工全过程仿真模型。针对长距离引水隧洞群施工系统的特征和影响因素，分析了施工系统的特点和机理，阐述了系统仿真的概念和仿真的流程，开展了长距离引水隧洞群施工全过程仿真理论与方法的研究，建立了长距离引水隧洞群施工全过程仿真模型。该模型丰富和发展了施工仿真理论，为长距离引水隧洞群施工仿真与实时控制提供理论基础，使仿真成果更接近于现场实际，更好的指导现场施工提供保证。（2）建立了基于实时仿真的长距离引水隧洞群施工进度多方案评价体系，实现了基于AHP的长距离引水隧洞群施工多方案评价与优选。针对长距离引水隧洞群施工管理中的核心部分——施工进度多方案评价与优选，提出了基于实时仿真的长距离引水隧洞群施工进度多方案评价体系。通过建立适合于长距离引水隧洞群不同施工工艺的仿真模型，对不同施工方案进行进度仿真分析，实现了基于AHP的长距离引水隧洞群施工多方案评价与优选。该体系实现了不同施工方案下施工进度的比较，通过AHP方法对叁个方案进行多方案综合评价，根据综合评价结果选择最优的施工方案，为管理者的科学决策提供技术支持。（3）研究了不良地质条件下长距离引水隧洞群施工不确定性问题，提出了基于Markov链的岩性预测模型，完成了基于仿真的长距离引水隧洞群工期风险分析。针对长距离引水隧洞群通常遇到的不良地质情况，结合隧洞开挖施工的特点，对不同不良地质情况的应对措施做了具体的分析。提出了基于Markov过程的地质风险预测理论与方法，提出了隧洞围岩类别概率分布的计算方法，并在此基础上建立了考虑岩性不确定性和工序施工历时随机性的隧洞开挖施工仿真模型，并结合蒙特卡罗法对工期风险和完工概率进行了统计分析。该方法解决了传统地质预测方法难以对地质信息进行量化的弊端，为地质风险预测开辟了新的途径，为施工项目管理和实时控制提供了理论依据和技术支持。（4）提出了长距离引水隧洞群施工进度控制与调整的方法，建立了施工进度预警模型和施工进度调整体系。针对长距离引水隧洞群施工管理中的重要组成部分——施工进度实时控制，根据施工进度控制理论，研究了长距离引水隧洞群施工进度控制流程，建立了施工进度预警模型，提出了针对不同类型进度偏差进行控制与调整的方法，形成了施工进度调整模式。该体系可以全面、及时地掌握实际施工进度状态，快速、准确地制定应对进度偏差的措施，为工程管理人员进行进度计划调整提供科学的决策手段。（5）研制开发了长距离引水隧洞群施工全过程仿真与控制系统，并成功应用于某水电站长距离引水隧洞群施工过程中。针对某水电站长距离引水隧洞群工程实际情况，研制开发了长距离引水隧洞群施工全过程仿真与控制系统，该系统能够较好地适应工程实际应用的要求，实现了长距离引水隧洞群施工全过程仿真与进度的实时控制，为长距离引水隧洞群施工进度提供了全面的决策平台。该研究成果分析了由于长距离引水隧洞群施工过程的随机性、复杂性和不确定性引起的工程项目管理的技术问题，可以有效地协助工程项目管理人员对长距离引水隧洞群施工进行控制与管理，具有显着的实际意义。
参考文献：
[1]. 水工隧洞断面设计可视化系统研究[D]. 赵茜. 西安理工大学. 2003
[2]. 隧洞衬砌横向内力和变形的可视化分析[D]. 王佳旗. 大连理工大学. 2017
[3]. 水工隧洞辅助设计软件AutoSD的研究与开发[D]. 杨中华. 四川大学. 2003
[4]. 基于VB的水工隧洞渐变段衬砌工程量计算[J]. 赖文辉, 吕娅. 微计算机信息. 2007
[5]. 隧洞开挖爆破专家系统的研究与开发[D]. 蔡书生. 西安理工大学. 2005
[6]. 斜井冻结井壁内壁计算方法研究及设计软件包开发[D]. 吴东亮. 中国矿业大学. 2015
[7]. 水工导流隧洞混凝土衬砌开裂规律研究[D]. 陈振. 重庆交通大学. 2013
[8]. 集成CAD/CAE分析技术的叁维设计方法在水电枢纽布置中的应用探索[D]. 陈璇. 天津大学. 2009
[9]. 深埋长大水工隧洞施工新技术研究[J]. 和孙文. 水利水电施工. 2015
[10]. 复杂长距离引水隧洞群施工全过程仿真优化与进度控制关键技术研究[D]. 胡连兴. 天津大学. 2012